Исследователи под руководством Ари Хелениуса, профессора биохимии ETH Zurich, обнаружили этот механизм в ходе своих исследований с человеческими клетками в клеточной культуре и с модельным вирусом, который часто используется в фундаментальных исследованиях, вирусом леса Семлики. В ходе обширного процесса скрининга ученые отключили отдельные гены внутри клеток-хозяев; они обнаружили, что клетки были более восприимчивы к заражению вирусом, если были отключены гены клеточной системы контроля качества и регуляции РНК, известной как NMD (нонсенс-опосредованный распад мРНК).Вирусы, идентифицированные как неправильная клеточная РНК
В ходе параллельного крупномасштабного скрининга Оливье Войннет, профессор биологии РНК в ETH Zurich, и его коллеги поняли, что этот механизм также действует против вирусов в растениях. Для своего исследования они использовали модельное растение Arabidopsis thaliana и вирус картофеля X. Группы Хелениуса и Воиннета опубликовали свои две исследовательские работы о клетках человека и растениях в последнем выпуске журнала Cell Host. Microbe — первый в сотрудничестве с группой Оливера Мюлеманна, профессора Бернского университета, который в последние годы интенсивно занимался системой НПРО.Система NMD уже некоторое время известна в биологии как механизм контроля качества и регуляции, который устраняет неправильно изготовленные и нефункциональные молекулы информационной РНК в клетках.
Однако новые исследования показывают, что эта система также выполняет вторую функцию: она обеспечивает расщепление генома определенных РНК-вирусов, тем самым предотвращая их репликацию в клетках-хозяевах. «Геном РНК этих вирусов имеет определенное сходство с неправильными молекулами матричной РНК в клетках человека, животных и растений и идентифицируется как таковой системой NMD», — объясняет Джузеппе Балистрери, научный сотрудник и ведущий автор одного из двух исследований. .Самый старый защитный механизмИсследователи считают, что система NMD обеспечивает первую линию защиты от заражения этим классом вирусов. «Механизм атакует вирусный геном непосредственно перед тем, как он сможет размножиться в клетке-хозяине», — говорят Хелениус и Воиннет. Ученые ETH также считают, что это один из старейших защитных механизмов против вирусов в истории эволюции, поскольку система NMD настолько фундаментальна, что встречается во всех высших организмах; то есть люди, животные, растения и грибы.Однако этот механизм не работает на 100 процентов. «Если бы это было так, то РНК-вирусов вообще не существовало бы», — говорит Хелениус.
Вместо этого вирусы разработали способы избежать или активно подавить систему NMD, как предлагают обе исследовательские группы ETH в своих соответствующих исследованиях. «Вирусы и их хозяева вовлечены в бесконечную битву, в которой система NMD является ранее неожиданным, но важным компонентом», — говорит Воиннет. «В этой битве механизм NMD, вероятно, внес свой вклад в формирование геномов РНК-вирусов в том виде, в каком мы их видим сегодня».